Development of the 35‐km version of the Canadian regional forecast system

Abstract

A new, higher‐resolution version of the regional forecast system was implemented into operations at the Canadian Meteorological Centre during 1995. The new version of the regional finite‐element forecast model is run at 35‐km resolution in the horizontal and 28 sigma levels in the vertical (instead of 50‐km and 25 levels in the previous operational version), with a more advanced physics package. The improved physical parametrizations feature the following: 1) modifications to the treatment of surface processes; 2) changes to the surface layer formulation; 3) an explicit cloud scheme following Sundqvistfor stratiform precipitation; 4) Fritsch‐Chappell scheme for deep convection. The new regional forecast system also includes a pseudo‐analysis of initial soil moisture content based on model error feedback.

Both objective and subjective evaluations on case studies and in the parallel runs showed improved performance with the new 35‐km model. The main points from these verifications indicated a significant reduction of the moist bias near the surface, improvements in the predicted surface temperatures and the diurnal cycle, better forecasts of convective precipitation, and more realistic surface wind forecasts, especially over complex orography due to the increased resolution. The new predicted cloud parameters permit a better representation of the cloud‐radiation interactions that are important for the atmospheric energy balance, especially at the surface.

Résumé

Le Centre météorologique canadien a mis en opération une nouvelle version à plus haute résolution du système de prévision régionale en 1995. La nouvelle version du modèle de prévision à élément fini régional possède une résolution horizontale de 35 km et 28 niveaux sigma dans la verticale (au lieu de 50 km et 25 niveaux comme dans la précédente version opérationelle), et un ensemble amélioré de paramétrisations physiques. Les principales améliorations comprennent: 1) des modifications dans le traitement des processus de surface; 2) des changements à la formulation de la couche de surface; 3) un schéma explicite de précipitation et de nuages stratiformes d'après Sundqvist; 4) le schéma de convection profonde de Fritsch‐Chappell. Le nouveau système de prévision régionale comprend aussi une pseudo‐analyse du contenu en humidité du sol, obtenue par rétroaction des erreurs du modèle.

Une évaluation à la fois objective et subjective, basée sur des études de cas et pendant les passes parallèles, a démontré la meilleure performance du nouveau modèle à 35 km. Parmi ceux‐ci, notons une réduction significative du biais d'humidité près de la surface, des améliorations aux prévisions de la température à la surface et au cycle diurne, de meilleures prévisions de la précipitation convective, et des prévisions plus réalistes des vents près de la surface, notamment dans les régions montagneuses grâce à l'augmentation de la résolution. La prévision de nouveaux paramètres nuageux permet de mieux représenter les interactions entre les nuages et le rayonnement, qui sont importantes pour le bilan énergétique de l'atmosphère, surtout à la surface.